高靜水壓磨削裝備工作臺(tái)的設(shè)計(jì)

1、高靜水壓磨削裝備工作臺(tái)的設(shè)計(jì)第一章 緒 論1.1 課題的提出背景 就國際市場來說，工程陶瓷的需求無疑是市場增長率最快的行業(yè)之一，而需求最強(qiáng)勁的為：內(nèi)燃機(jī)尾氣處理裝置陶瓷；發(fā)動(dòng)機(jī)、切削工具與耐磨零件陶瓷；生物陶瓷，以及陶瓷膜等。碳化硅陶瓷市場增長率為15%，生物陶瓷年增長率在10%以上等?？芍こ烫沾墒袌龈偁幦找婕ち遥芯颗c開發(fā)工作對擴(kuò)大工程陶瓷的應(yīng)用與開拓市場將起決定性的作用。 近十幾年來，我國的磨床行業(yè)得到了廣泛的發(fā)展。改革開放前后：我國的磨料磨具為了和世界同步，在以下幾個(gè)方面進(jìn)行了研究或改進(jìn):提高磨床的精度，提高磨削的自動(dòng)化程度，高速研磨，高精度和高光潔度，強(qiáng)力磨削，寬砂輪和多砂輪的磨削，

2、提高磨床的加工生產(chǎn)率，試制發(fā)展了特殊磨削或成型磨削，超硬磨料磨具。超硬材料如人造金剛石和立方氮化硼目前被稱為世界上最硬的物質(zhì)，莫氏硬度為10。由于某些原因，沒有上傳完整的畢業(yè)設(shè)計(jì)（完整的應(yīng)包括畢業(yè)設(shè)計(jì)說明書、相關(guān)圖紙cad/proe、中英文文獻(xiàn)及翻譯等），此文檔也稍微刪除了一部分內(nèi)容（目錄及某些關(guān)鍵內(nèi)容）如需要的朋友，請聯(lián)系我的叩扣:2215891151，數(shù)萬篇現(xiàn)成設(shè)計(jì)及另有的高端團(tuán)隊(duì)絕對可滿足您的需要.但是磨削過程中磨削陶瓷材料都不可避免的會(huì)產(chǎn)生損傷，為了降低陶瓷材料產(chǎn)生的損傷，中外廣大學(xué)者都進(jìn)行了廣泛的研究。抑制陶瓷等脆硬材料加工過程中的中位裂紋損傷與提高加工效率一直是學(xué)術(shù)界研究的熱點(diǎn)。工

3、程材料的去除方式一般有倆種，即脆性斷裂與塑性成型，脆性斷裂的材料去除方式是通過空隙與裂紋的成型與延展、剝落以及碎裂等方式來完成。而塑性成型的去除方式是類似于金屬磨削中的切削成型過程。由于陶瓷材料的搞硬度和搞脆性，在磨削加工中通常使用壓痕斷裂力學(xué)模型或切削加工模型來處理。近年來磨削加工主要有以下發(fā)展方向，1，緩進(jìn)給磨削，其通過采用高剛性磨床和刀具的緩慢進(jìn)給來提高一次磨削深度。2，超高速磨削，超高速磨削是德國切削物理學(xué)家薩洛蒙于1931年提出。湖南大學(xué)盛曉敏教授介紹了工程陶瓷的高速深切削工藝，能實(shí)現(xiàn)高的切除率，又能保證高的表面加工。但要求磨削砂輪轉(zhuǎn)速高，磨削參數(shù)大，對機(jī)床性能、砂輪強(qiáng)度、振動(dòng)、平穩(wěn)

4、、氣流擾動(dòng)安全防護(hù)和冷卻液注入提出了特殊要求。對于陶瓷的加工，現(xiàn)在有等靜壓加工技術(shù)，用高壓泵把傳壓流體介質(zhì)壓入封閉的容器內(nèi)，容器內(nèi)的工件在高壓流體介質(zhì)的靜態(tài)壓力作用下成型，成為致密體或粘結(jié)一起。等靜壓工藝可使工件。在各個(gè)方向上獲得均勻的壓應(yīng)力。目前國內(nèi)北京真空電子研究所確定了zro2陶瓷的等靜壓制造工藝以及陶瓷與金屬封接的工藝參數(shù)，大大提高了陶瓷的斷裂韌性。還有水射流加工技術(shù)，目前應(yīng)用比較廣泛高壓水射流基本原理歸之為：運(yùn)用液體增壓原理，通過特定的裝置（增壓口或高壓泵）,將動(dòng)力源(電動(dòng)機(jī))的機(jī)械能轉(zhuǎn)換成壓力能，具有巨大壓力能的水在通過小孔噴嘴(又一換能裝置)，再將壓力能轉(zhuǎn)變成動(dòng)能，從而形成高速射

5、流(wj)。噴射到工件表面時(shí)，動(dòng)能又重新轉(zhuǎn)換成壓力能，若壓力能超過材料的破壞強(qiáng)度時(shí)，即可切斷材料，達(dá)到切除材料的加工目的，射流加工質(zhì)量高。迄今為止，工程陶瓷加工的研究取的了一定進(jìn)展，但是仍存在尚待深入探索的問題。1.2 課題的意義及主要研究內(nèi)容1.2.1 選題意義因工程陶瓷具有良好的硬度與耐磨性、良好的熱穩(wěn)定性與化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于制造精密軸承、汽車零部件、航空航天耐高溫元器件、仿生兼容植入體、切削刀具與光電元器件等。陶瓷器件對加工精度與表面質(zhì)量要求非常苛刻，如：尺寸精度常在微米級甚至亞微米級，表面粗糙度在納米級甚至亞納米級，加工表面及亞表面零損傷。目前采用金剛石砂輪進(jìn)行磨削加工是保

6、證陶瓷器件尺寸精度與表面質(zhì)量的主要方法之一。然而由于陶瓷的高硬度與地?cái)嗔秧g性，在磨削過程中常常會(huì)引起陶瓷表面（亞表面）的裂紋損傷，嚴(yán)重影響了陶瓷器件的力學(xué)性能與使用可靠性。為消除陶瓷表面及亞表面損傷層，常需要用金剛石微粉拋光、研磨等方法進(jìn)行陶瓷器件的超精密加工，導(dǎo)致陶瓷器件加工時(shí)間長，加工成本高，制造成本幾乎占其總成本的60-80%，從而制約了工程陶瓷更為廣泛的應(yīng)用。所以，如何抑制陶瓷加工損傷、有效提高陶瓷加工效率與降低陶瓷器件的制造成本一直是困擾工程界的難題。采用高靜水壓磨削加工時(shí)可有效解決這一問題。然而針對陶瓷高靜水壓磨削加工，必須設(shè)計(jì)出陶瓷高靜水壓裝備。1.2.2 本課題主要研究內(nèi)容陶瓷

7、高靜水壓磨削裝備的研制1） 高靜水壓下磨削裝備工作臺(tái)的設(shè)計(jì)；2） 液壓結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；3） 主軸滾珠絲桿的設(shè)計(jì)；1.2.3 研究方案1）為保證高靜水壓磨削裝備能承受400mpa以上的高靜水壓力，裝備主體結(jié)構(gòu)采用合金鋼整體鑄造的框架結(jié)構(gòu)，并采用有限元進(jìn)行強(qiáng)度分析。磨削裝備型腔空間的長、寬、高均控制在30cm以內(nèi)，工作臺(tái)的移動(dòng)范圍：x向10cm；y10cm；z5cm，磨削裝備上各機(jī)械部件的聯(lián)接均采用8.8級以上的高強(qiáng)度連接螺栓（屈服強(qiáng)度640mpa）。 2）高靜水壓磨削裝備采用密封環(huán)實(shí)現(xiàn)磨削裝備的磨頭主軸與三向移動(dòng)工作臺(tái)的密封，磨頭主軸只旋轉(zhuǎn)不移動(dòng)，工作臺(tái)的x、y軸移動(dòng)采用液壓缸驅(qū)動(dòng)，進(jìn)給模塊雙層工作

8、臺(tái)、磨桿座、往復(fù)液壓缸等組成。工作臺(tái)布置在十字交叉滾柱導(dǎo)軌上。 z軸采用滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)并實(shí)現(xiàn)z軸的半閉環(huán)控制。此方向進(jìn)給模塊由滑板、交流伺服電機(jī)、撓性聯(lián)軸器、組合軸承、滾珠絲桿等滑板由十字交叉導(dǎo)軌支撐。整個(gè)裝置控制系統(tǒng)用單片機(jī)控制，從而控制步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)z方向的移動(dòng)。通過擴(kuò)展cpu的i/o接口，達(dá)到足夠控制x、y軸的液壓驅(qū)動(dòng)回路。設(shè)置參數(shù)輸入模塊，及時(shí)檢測反饋工作條件、工作臺(tái)性能、加工步驟?？刂蒲b備加工精度，加工穩(wěn)定性。 3）設(shè)置簡潔的人機(jī)互動(dòng)界面。能過通過界面輸入?yún)?shù)，又能通過界面上的控制按鈕實(shí)時(shí)控致裝備操作。達(dá)到人機(jī)一體，理想的控制裝置。 4）要實(shí)現(xiàn)裝備的加工精度以及加工穩(wěn)定性，

9、必須得有檢測裝置。由于現(xiàn)有的kistler臺(tái)式測力儀不適合長期浸泡在高靜水壓油池中，故陶瓷的高靜水壓磨削采用應(yīng)變片對磨削力進(jìn)行在線測量、盡管應(yīng)變片的動(dòng)態(tài)響應(yīng)比石英晶體的動(dòng)態(tài)響應(yīng)要差，然而仍可以比較精確地反應(yīng)磨削力值及其變化，如北京航空航天大學(xué)基于應(yīng)變片測力原理研制了外圓磨削測力儀。第二章 工作臺(tái)的整體布置2.1 工作臺(tái)的簡易設(shè)計(jì)根據(jù)工作臺(tái)的加工范圍，以及給定的箱體型腔大小，設(shè)計(jì)出工作臺(tái)的大體尺寸，工作臺(tái)x與y軸傳動(dòng)采用的是液壓缸傳動(dòng)，由于z方向的進(jìn)給要求平穩(wěn)，精度要高，所以采用滾珠絲桿作為傳動(dòng)部件，可以簡單的構(gòu)思十字導(dǎo)軌，將x跟y方向用交叉十字導(dǎo)軌布置，液壓缸布置在托板上，托板的運(yùn)動(dòng)方向由導(dǎo)軌

10、控制，z軸將滾珠絲桿直接作為主軸。工作臺(tái)的簡圖如下 圖2-1 工作臺(tái)簡圖2.2工作臺(tái)導(dǎo)軌的選擇2.2.1 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的特點(diǎn)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌在數(shù)控機(jī)床中有廣泛的應(yīng)用。相對普通機(jī)床所用的滑動(dòng)導(dǎo)軌而言，它有以下幾方面的優(yōu)點(diǎn)：1 定位精度高直線滾動(dòng)導(dǎo)軌可使摩擦系數(shù)減小到滑動(dòng)導(dǎo)軌的1/50。由于動(dòng)摩擦與靜摩擦系數(shù)相差很小，運(yùn)動(dòng)靈活，可使驅(qū)動(dòng)扭矩減少90%，因此，可將機(jī)床定位精度設(shè)定到超微米級。2 降低機(jī)床造價(jià)并大幅度節(jié)約電力采用直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的機(jī)床由于摩擦阻力小，特別適用于反復(fù)進(jìn)行起動(dòng)、停止的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，可使所需的動(dòng)力源及動(dòng)力傳遞機(jī)構(gòu)小型化，減輕了重量，使機(jī)床所需電力降低90%，具有大幅度節(jié)能的效果。3 可提

11、高機(jī)床的運(yùn)動(dòng)速度直線滾動(dòng)導(dǎo)軌由于摩擦阻力小，因此發(fā)熱少，可實(shí)現(xiàn)機(jī)床的高速運(yùn)動(dòng)，提高機(jī)床的工作效率2030%。4 可長期維持機(jī)床的高精度對于滑動(dòng)導(dǎo)軌面的流體潤滑，由于油膜的浮動(dòng)，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)精度的誤差是無法避免的。在絕大多數(shù)情況下，流體潤滑只限于邊界區(qū)域，由金屬接觸而產(chǎn)生的直接摩擦是無法避免的，在這種摩擦中，大量的能量以摩擦損耗被浪費(fèi)掉了。與之相反，滾動(dòng)接觸由于摩擦耗能小滾動(dòng)面的摩擦損耗也相應(yīng)減少，故能使直線滾動(dòng)導(dǎo)軌系統(tǒng)長期處于高精度狀態(tài)。同時(shí)，由于使用潤滑油也很少，大多數(shù)情況下只需脂潤滑就足夠了，這使得在機(jī)床的潤滑系統(tǒng)設(shè)計(jì)及使用維護(hù)方面都變的非常容易了。2.2.2 宜線滾動(dòng)導(dǎo)軌的壽命在選用直線滾

12、動(dòng)導(dǎo)軌時(shí)，應(yīng)對其本身的壽命進(jìn)行初步驗(yàn)算。當(dāng)直線滾動(dòng)導(dǎo)軌承受負(fù)荷并做滾動(dòng)運(yùn)動(dòng)時(shí)，導(dǎo)軌面和滾動(dòng)部分(鋼珠或滾柱)就會(huì)不斷地受到循環(huán)應(yīng)力的作用，一旦達(dá)到臨界值，滾動(dòng)表面就會(huì)產(chǎn)生疲勞破損，在某些部位產(chǎn)生魚鱗狀剝離，這種現(xiàn)象稱為表面剝落。所謂直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的壽命，就是指導(dǎo)軌表面或滾動(dòng)部分由于材料的滾動(dòng)疲勞而發(fā)生表面剝落時(shí)為止總行走距離。直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的壽命具有很大的分散性。即使同批制造的產(chǎn)品，在同樣運(yùn)轉(zhuǎn)條件下使用，其壽命也會(huì)有很大的差距。因此，為了確定直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的壽命，一般使用額定壽命這一參數(shù)。所謂額定壽命是指讓批同樣的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌逐個(gè)地在相同的條件下運(yùn)動(dòng)，其中90%的總運(yùn)行距離能達(dá)到不發(fā)生表面剝落。對于

13、使用鋼珠的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，額定壽命l為：對于使用滾柱的直線滾動(dòng)導(dǎo)軌，額定壽命為： 式中l(wèi)：額定壽命km； c：基本額定動(dòng)負(fù)荷，kn； pc：計(jì)算負(fù)荷，ln； fh：硬度系數(shù)； ft：溫度系數(shù)； fc：接觸系數(shù)， fw：負(fù)荷系數(shù)。由上述兩式可以看出，直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的額定壽命受硬度系數(shù)fh、溫度系數(shù)ft、接觸系數(shù)fc、負(fù)荷系數(shù)fw的直接影響。1 硬度系數(shù)為了充分發(fā)揮直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的優(yōu)良性能，與鋼珠或滾柱相接觸的導(dǎo)軌表面從表面到適當(dāng)?shù)纳疃葢?yīng)具有hrc5864的硬度。如果因某種原因達(dá)不到所要求的硬度，會(huì)導(dǎo)致壽命縮短。計(jì)算時(shí)要將基本額定動(dòng)負(fù)荷c乘以硬度系數(shù)fh。2 溫度系數(shù)ft 直線滾動(dòng)導(dǎo)軌的工作溫度超過10

14、0時(shí)，導(dǎo)軌表面的硬度就會(huì)下降，與在常溫下使用相比，壽命會(huì)縮短，計(jì)算時(shí)要將基本額定動(dòng)負(fù)荷c乘以溫度系數(shù)ft，。同時(shí)，在高溫下運(yùn)行時(shí)，還應(yīng)考慮材料產(chǎn)生的尺寸改變及潤滑方式的不同。3 接觸系數(shù)大多數(shù)情況下，為實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，至少要在導(dǎo)軌上安裝兩個(gè)以上的滾動(dòng)滑塊。然而施加在各個(gè)滑塊上的負(fù)荷受安裝精度和滑塊自身精度的影響，不一定象計(jì)算值那么完全均等。因此，進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)應(yīng)將基本額定動(dòng)負(fù)荷c乘以表1所示的接觸系數(shù)fc。4 負(fù)荷系數(shù)fw在計(jì)算作用于直線滾動(dòng)導(dǎo)軌上負(fù)荷時(shí)，必須正確地計(jì)算出因物體重量而產(chǎn)生的負(fù)荷，包括因運(yùn)動(dòng)速度變化而產(chǎn)生的慣性負(fù)荷和由于懸重部分而造成的力矩負(fù)荷。另外，機(jī)床在作往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，常常伴隨著

15、振動(dòng)和沖擊，特別是在高速運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)及正常工作時(shí)因反復(fù)起動(dòng)、停止等操作而產(chǎn)生的沖擊等，往往很難正確地計(jì)算出來。因此，進(jìn)行壽命計(jì)算時(shí)應(yīng)將基本額定動(dòng)負(fù)荷c乘以表2所示經(jīng)驗(yàn)負(fù)荷系數(shù)fw。本次設(shè)計(jì)中采用滾柱導(dǎo)軌，其承載能力及剛度比滾珠導(dǎo)軌高，交叉滾柱導(dǎo)軌副四個(gè)方向均能受載。x方向?qū)к壍男谐虨閘=250mm，y方向的導(dǎo)軌行程l=250mm。第三章 液壓缸的設(shè)計(jì)由于高靜水壓磨削裝備的設(shè)計(jì)采用工作臺(tái)的移動(dòng)，磨頭主軸只旋轉(zhuǎn)不移動(dòng)，且x軸和y軸的移動(dòng)是由液壓缸驅(qū)動(dòng)，所以首先應(yīng)考慮液壓缸的設(shè)計(jì)，液壓缸設(shè)計(jì)的要求是：工作臺(tái)的x軸移動(dòng)有效行程是5cm，y軸移動(dòng)的行程也是5cm。選取磨床工作時(shí)的磨削力為8kn。由于

16、箱體的型腔要求在長高寬是30cm內(nèi)，所以應(yīng)選用雙活塞桿液壓缸。液壓缸的工作原理：液壓缸是將液壓泵輸出的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的執(zhí)行元件，它主要是用來輸出直線運(yùn)動(dòng)（也包括擺動(dòng)運(yùn)動(dòng)）。雙桿式活塞缸的活塞兩端都有一根直徑相等的活塞桿伸出，它根據(jù)安裝方式不同又可以分為缸筒固定式和活塞桿固定式兩種。雙桿式活塞缸的進(jìn)、出油口布置在缸筒兩端，活塞通過活塞桿帶動(dòng)工作臺(tái)移動(dòng)，當(dāng)活塞的有效行程為時(shí)，整個(gè)工作臺(tái)的運(yùn)動(dòng)范圍為3，所以機(jī)床占地面積大，一般適用于小型機(jī)床。當(dāng)工作臺(tái)行程要求較長時(shí)，可采用活塞桿固定的形式，這時(shí)，缸體與工作臺(tái)相連，活塞桿通過支架固定的機(jī)床上，動(dòng)力由缸體傳出。這種安裝形式中，工作臺(tái)的移動(dòng)范圍只等于液

17、壓缸有效行程的兩倍(2)，因此占地面積小。進(jìn)出油口可以設(shè)置在固定不動(dòng)的空心的-活塞桿的兩端，使油液從活塞桿中進(jìn)出，也可設(shè)置在缸體的兩端，但必須使用軟管連接。由于雙桿活塞缸兩端的活塞桿直徑通常是相等的，因此它左、右兩腔的有效面積也相等。當(dāng)分別向左、右腔輸入相同壓力和相同流量的油液時(shí)，液壓缸左、右兩個(gè)方向的推力和速度相等，當(dāng)活塞的直徑為，活塞桿的直徑為，液壓缸進(jìn)、出油腔的壓力為1和2，輸入流量為時(shí)，雙桿活塞缸的推力f速度v 式中為活塞的有效工作面積。3.1 缸筒設(shè)計(jì)3.1.1 缸筒結(jié)構(gòu)的選擇連接方式如下圖：圖3-1 法蘭連接選取法蘭式連接，并且法蘭和缸筒用焊接方式連接。其優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，易選取、易

18、裝卸；缺點(diǎn)是外徑較大，比螺紋連接的重量大。3.1.2 缸筒的要求有足夠強(qiáng)度，能夠承受動(dòng)態(tài)工作壓力，長時(shí)間工作不會(huì)變形；有足夠剛度，承受活塞側(cè)向力和安裝反作用力時(shí)不會(huì)彎曲；內(nèi)表面和導(dǎo)向件與密封件之間摩擦少，可以保證長期使用；缸筒和法蘭要良好焊接，不產(chǎn)生裂紋。3.1.3 缸筒材料的選取及強(qiáng)度給定部分材料的機(jī)械性能如下表：缸筒常用無縫鋼管材料機(jī)械性能材料204202502530500300183554032017456102601415mnvn7505002627simn10008501235crmo9508001238crmoala100085015表3-1 本次設(shè)計(jì)選取38crmoala號鋼從表

19、中可以得到：缸筒材料的屈服強(qiáng)度=850mp；缸筒材料的抗拉強(qiáng)度=1000mp；現(xiàn)在利用屈服強(qiáng)度來引申出：缸筒材料的許用應(yīng)力=/n=850/5=170mp。其中n=5是選取的安全系數(shù)，來源于下表：液壓缸的安全系數(shù)材料名稱靜載荷交變載荷沖擊載荷不對稱對稱鋼，鍛鐵35812表3-23.1.4 缸筒的計(jì)算、液壓缸的效率油缸的效率由以下三種效率組成：(a) 機(jī)械效率，由各運(yùn)動(dòng)件摩擦損失鎖造成，在額定壓力下，通?？扇?0.9。(b) 容積效率，由各密封件泄露鎖造成，通常容積效率，為：=1。 （c）作用力效率，由出油口背壓力所產(chǎn)生的反作用力而造成。=0.9所以總效率為0.8。、液壓缸缸徑的計(jì)算 （1）由于f

20、是磨削力，取磨削力為8kn，p1為進(jìn)口油壓力，p2為出口油壓力，可取p1為25mpa,p2為5mpa，a為活塞的有效工作面積。初步定d：根據(jù)公式f=ps，p為液壓缸的工作油壓，s為油壓油作用的有效面積?？扇為32mm.代入（1）可取d為20mm.3.2 缸筒壁厚的計(jì)算缸筒壁厚可以使用下式進(jìn)行計(jì)算：當(dāng)0.3時(shí) 缸筒材料的許用應(yīng)力， =缸筒材料的抗拉強(qiáng)度缸筒內(nèi)的最高工作壓力。=0.7mm考慮到工作環(huán)境為高壓油，且缸壁承擔(dān)的壓力比較大，選取壁厚為為8mm，3.3 缸筒壁厚的驗(yàn)算下面從以下三個(gè)方面進(jìn)行缸筒壁厚的驗(yàn)算：（a） 液壓缸的額定壓力值應(yīng)低于一定的極限值，保證工作安全 (2)根據(jù)(2)式得到：

21、0.35371.875 mpa顯然，額定油壓p=25mpa，滿足條件；（b）為了避免缸筒在工作時(shí)發(fā)生塑性變形，液壓缸的額定壓力值應(yīng)與塑性變形壓力有一定的比例范圍： (3) (4)先根據(jù)式(4)得到：=332.35 mpa再將得到結(jié)果帶入(3)得到：116.3225 mpa顯然，額定油壓p=25mpa，滿足條件；(c)為了確保液壓給缸安全的使用，缸筒的爆裂壓力應(yīng)大于耐壓試驗(yàn)壓力： (5)因?yàn)?1000mpa已經(jīng)在選擇缸筒材料的時(shí)候給出，根據(jù)式(5)得到：=405mpa爆裂壓力是液壓缸外壁處于高壓油中所必須考慮的，箱體型腔中高壓油工作時(shí)的壓力最高為400mpa.所以恰好滿足條件。至于耐壓試驗(yàn)壓力應(yīng)

22、為：=1.5p=37.5mpa依據(jù)為：（d）耐壓試驗(yàn)壓力，是液壓缸在檢查質(zhì)量時(shí)需要承受的試驗(yàn)了、壓力。在規(guī)定時(shí)間內(nèi)，液壓缸在此壓力下，全部零件不得有破壞或永久性變形等異常現(xiàn)象。各國規(guī)范多數(shù)規(guī)定為：=1.5因?yàn)楸褖毫h(yuǎn)大于耐壓試驗(yàn)壓力，所以完全滿足條件。以上所用公式中各量的意義解釋如下：式中d缸筒內(nèi)徑d缸筒外徑液壓缸的額定壓力液壓缸發(fā)生塑性變形的壓力液壓缸耐壓試驗(yàn)壓力液壓缸發(fā)生爆裂時(shí)的壓力缸筒材料的抗拉強(qiáng)度缸筒材料的屈服強(qiáng)度e缸筒材料的彈性模數(shù)缸筒材料的泊桑系數(shù)3.4 缸筒的加工要求缸筒內(nèi)徑d采用h7級配合，表面粗糙度為0.16，需要進(jìn)行研磨；熱處理：調(diào)制，hb240；缸筒內(nèi)徑d的圓度、錐度、

23、圓柱度不大于內(nèi)徑公差之半；剛通直線度不大于0.03mm；油口的孔口及排氣口必須有倒角，不能有飛邊、毛刺；在缸內(nèi)表面鍍鉻，外表面刷防腐油漆。3.5 最小導(dǎo)程本設(shè)計(jì)的雙作用活塞桿在這用單作用活塞桿的計(jì)算進(jìn)行計(jì)算，算出的結(jié)果再轉(zhuǎn)換成雙作用活塞桿的數(shù)據(jù)。當(dāng)活塞桿全部外伸時(shí)，從活塞支承面中點(diǎn)到導(dǎo)向套滑動(dòng)面中點(diǎn)的距離稱為最小導(dǎo)向長度（如圖所示），若導(dǎo)向長度太小，將使油缸因間隙引起的初始撓度增大，從而影響油缸的工作穩(wěn)定性。對于一般油缸，其最小導(dǎo)向長度h應(yīng)滿足下式要求 由工作行程為50mm。代入數(shù)據(jù)得h18.5mm式中 -油缸最大工作行程 (m)-缸筒內(nèi)徑 (m)一般導(dǎo)向套滑面的長度a,在缸筒內(nèi)徑80mm取缸

24、筒內(nèi)徑的 0. 61.0倍;在缸筒內(nèi)徑80mm時(shí)則取活塞桿直徑的0.61.0倍?；钊麑挾热「淄矁?nèi)徑的0.61.0倍,為了保證最小導(dǎo)向長度而過份地增大導(dǎo)向套長度和活塞寬度都是不適宜的。最好的方法是在導(dǎo)向套與活塞之間裝一隔套k，其長度由所需的最小導(dǎo)向長度決定。采用隔套不僅能保證最小導(dǎo)向長度，而且可以擴(kuò)大導(dǎo)向套及活塞的通用性。 圖3-2本設(shè)計(jì)中80mm代入數(shù)據(jù)得則c=4.6mm，h=25mm，b=22.4mm， a=22.4mm3.6 法蘭設(shè)計(jì)3.6.1 （缸筒端部）法蘭厚度計(jì)算法蘭厚度根據(jù)下式進(jìn)行計(jì)算： （6）式中 f法蘭在缸筒最大內(nèi)壓力下，所承受的軸向力 法蘭外圓半徑圖3-3 缸筒端部法蘭厚度首

25、先來計(jì)算法蘭在最大內(nèi)壓的情況下受到的壓力f：在流量的計(jì)算中已經(jīng)得出活塞的面積是：=803.84缸壁厚度計(jì)算中得出最大壓強(qiáng)：=251.5=37.5mp所以法蘭承受的最大壓力為：f=30144n接下來選取其它參數(shù)：=35mm=6mmb=5mm許用應(yīng)力在選取材料的時(shí)候給出：=/n=850/5=170mp將以上各量帶入式（6）得到：h=8.58mm為保證安全，取法蘭厚度為9mm。3.6.2 （缸筒端部）法蘭連接螺栓的強(qiáng)度計(jì)算連接圖如下：圖3-4 缸筒端部法蘭用螺釘連接螺栓強(qiáng)度根據(jù)下式計(jì)算：螺紋處的拉應(yīng)力 (7)螺紋處的剪應(yīng)力 (8)合成應(yīng)力 (9)最大推力為：f=30144n使用8個(gè)螺栓緊固缸蓋，即：

26、z=8螺紋外徑和底徑的選擇：=6mm =5.18mm系數(shù)選擇：考慮到載荷可能有變化，為了安全，選?。簁=3=0.12式中 f缸筒端部承受的最大推力 d缸筒內(nèi)徑 d-螺紋外徑 d螺紋底徑 k擰緊螺紋的系數(shù) 不變載荷 取k=1.25-1.5 變載荷 取k=2.5-4 k螺紋連接的摩擦系數(shù) k=0.12缸筒材料的許用應(yīng)力 =缸筒材料的屈服強(qiáng)度n安全系數(shù) n=1.5-2.5根據(jù)式(7)得到螺紋處的拉應(yīng)力為：=429.3mp根據(jù)式(8)得到螺紋處的剪應(yīng)力為：=234.23mp根據(jù)式(9)得到合成應(yīng)力為：=590.67mp由以上運(yùn)算結(jié)果知，應(yīng)選擇螺栓等級為12.9級：查表的得：抗拉強(qiáng)度極限=1220mpa

27、 屈服極限強(qiáng)度=1100mpa不妨取安全系數(shù)n=1.8可以得到許用應(yīng)力值：=/n=1100/1.8=611.11mpa再次使用式(9)得到： 成立證明選用螺栓等級合適。3.7 活塞設(shè)計(jì)3.7.1 活塞結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)活塞分為整體式和組合式，組合式制作和使用比較復(fù)雜，所以在此選用整體式活塞，形式如下圖：圖3-5活塞結(jié)構(gòu)此整體式活塞中，密封環(huán)和導(dǎo)向套是分槽安裝的。3.7.2 活塞的密封選用yx型圈，聚氨酯和聚四氟乙烯密封材料組合使用，可以顯著提高密封性能：、降低摩擦阻力，無爬行現(xiàn)象；、具有良好的動(dòng)態(tài)和靜態(tài)密封性，耐磨損，使用壽命長；、安裝溝槽簡單，拆裝簡便。這種組合的特別之處就是允許活塞外園和缸筒內(nèi)壁有

28、較大間隙，因?yàn)榻M合式密封的密封圈能防止擠入間隙內(nèi)，降低了活塞與缸筒的加工要求，密封方式圖如下：圖3-6 活塞結(jié)構(gòu)的密封3.7.3 活塞的材料選用高強(qiáng)度球墨鑄鐵qt600-33.7.4 活塞的尺寸及加工公差選擇活塞厚度為活塞桿直徑的1.12倍，因?yàn)榛钊麠U直徑是22.4mm（這個(gè)在后面的活塞桿設(shè)計(jì)中會(huì)給出解釋），所以活塞的厚度為22.4mm。活塞的配合因?yàn)槭褂昧私M合形式的密封器件，所以要求不高，這里不加敘述。活塞外徑對內(nèi)孔的同軸度公差不大于0.02mm，斷面與軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，外表面的圓度和圓柱度不大于外徑公差之半。3.8 活塞桿的設(shè)計(jì)3.8.1 活塞桿桿體的選擇此次

29、設(shè)計(jì)選用的是實(shí)心桿件，形式如下圖：圖3-7 活塞桿簡圖3.8.2 活塞桿與活塞的連接形式此次設(shè)計(jì)采用的是鎖緊螺母型連接，如下圖：圖3-8 鎖緊螺母型3.8.3 活塞桿材料和技術(shù)要求、因?yàn)闆]有特殊要求，所以選用45號鋼作為活塞桿的材料，本次設(shè)計(jì)中活塞桿只承受壓應(yīng)力，所以不用調(diào)制處理，但進(jìn)行淬火處理是必要的，淬火深度可以在0.51mm左右。、安裝活塞的軸頸和外圓的同軸度公差不大于0.01mm，保證活塞桿外圓和活塞外圓的同軸度，避免活塞與缸筒、活塞桿和導(dǎo)向的卡滯現(xiàn)象。安裝活塞的軸間端面與活塞桿軸線的垂直度公差不大于0.04mm/100mm，保證活塞安裝不產(chǎn)生歪斜。、活塞桿外圓粗糙度選擇為0.3、因?yàn)?/p>

30、是運(yùn)行在低載荷情況下，所以省去了表面處理。3.8.4 活塞桿直徑的計(jì)算活塞桿的直徑可以根據(jù)速比來確定，公式如下：式中 d缸筒內(nèi)徑 速度比（面積比）3.8.5 活塞桿強(qiáng)度的計(jì)算活塞桿端部的負(fù)載連接點(diǎn)與與液壓缸支撐之間的距離為，如果：10d（顯然這個(gè)是成立的）就用下式計(jì)算活塞桿強(qiáng)度： （10）式中 f液壓缸的最大 （或拉力） 材料的屈服強(qiáng)度 安全系數(shù)一般=2-4 d活塞桿的直徑實(shí)際上式中的/n 就是材料的許用應(yīng)力，之前已經(jīng)給出了45號鋼的許用應(yīng)力為：=/n=360/5=72mp最大推力f=30144n于是根據(jù)式（10）得到活塞桿的直徑：d6.35mm考慮到活塞桿升出至高壓油中，選取d為20mm。3

31、.9 活塞桿的導(dǎo)向、密封和防塵3.9.1 導(dǎo)向環(huán)選擇非金屬導(dǎo)向環(huán)，用高強(qiáng)度塑料制成，這種導(dǎo)向環(huán)的優(yōu)點(diǎn)是摩擦阻力小、耐磨、使用壽命長、裝導(dǎo)向環(huán)的溝槽加工簡單，并且磨損后導(dǎo)向環(huán)易于更換。3.9.2 密封本設(shè)計(jì)考慮到高壓油的影響，采用超高壓自動(dòng)補(bǔ)償組合方式裝置密封，該裝置由密封元件及支承裝置組成，密封元件位于缸體（9）內(nèi)壁和柱塞（8）之間，與缸體（9）靜配合，與柱塞（8）動(dòng)配合，所說的密封元件由依次排列的導(dǎo)向套（1）、至少一組密封圈和墊塊（5）組成，每組密封圈由相互貼合的內(nèi)密封圈和外密封圈構(gòu)成，其橫截面為多邊形，內(nèi)外密封圈的貼合為斜面或曲面，內(nèi)外密封圈由與柱塞配合的密封面，外密封圈有與缸體配合的密封

32、面，與導(dǎo)向套連接的內(nèi)密封圈由軟材料制成，其它內(nèi)、外密封圈由硬材料制成，導(dǎo)向套（1）位于缸體（9）的臺(tái)階處，支承裝置由預(yù)緊螺母套（6），預(yù)緊螺母（7）和過渡套（10）組成，墊塊（5）與預(yù)緊螺母套（6）連接，預(yù)緊螺母套（6）與預(yù)緊螺母（7）螺紋配合，預(yù)緊螺母（7）與過渡套（10）的豎壁連接，過渡套（10）位于高、低壓缸體之間，由缸體之間的螺栓（11）連接。 內(nèi)、外密封圈的橫截面為三角形，組成的密封圈的橫截面為方形，內(nèi)、外密封圈的貼合線為方形的對角線。 密封元件依次由導(dǎo)向環(huán)（1）、內(nèi)三角密封圈（2）、外三角密封圈（4）、內(nèi)三角密封圈（3）、外三角密封圈（4）和墊塊（5）組成，內(nèi)三角密封圈（2）由橡膠

33、材料制成，其他三角密封圈由硬質(zhì)材料制成。圖3-9 自動(dòng)補(bǔ)償密封結(jié)構(gòu)3.9.3 防塵使用dh防塵圈，材料是聚氨酯，既有防塵作用，又有潤滑作用。3.10 緩沖裝置一般的油缸可以不考慮緩沖要求。當(dāng)活塞的運(yùn)動(dòng)速度很高和運(yùn)動(dòng)部分質(zhì)量很大時(shí)，就有很大的慣性力。如果活塞在行程終端與缸底（或缸蓋）產(chǎn)生機(jī)械碰撞，會(huì)出現(xiàn)沖擊和噪聲，甚至導(dǎo)致油缸、管路以及閥類元件的破壞，為了防止或緩和這種沖擊，可以在液壓回路中設(shè)置減速閥和制動(dòng)閥，使活塞減速制動(dòng)，也可在液壓缸內(nèi)部設(shè)置緩沖裝置。3.11 排氣裝置液壓系統(tǒng)在安裝過程中或長時(shí)間停止工作之后會(huì)滲入空氣，油中也會(huì)混入空氣，由于氣體具有較大的可壓縮性，將使油缸工作中產(chǎn)生振動(dòng)、顫

34、抖和爬行，并伴隨有噪聲和發(fā)熱等系列不正?，F(xiàn)象。因此在設(shè)計(jì)油缸結(jié)構(gòu)時(shí)，要保證能及時(shí)排除積聚在缸內(nèi)的氣體。一般利用空氣比重較油輕的特點(diǎn)，在油缸內(nèi)腔的最高部位設(shè)置進(jìn)出油口或?qū)ｉT的排氣裝置如排氣螺釘、排氣閥等，使積聚于缸內(nèi)的氣體排出缸外。圖3-10 排氣裝置的形式排氣裝置的形式和結(jié)構(gòu)見圖2，一般有整體排氣塞和組合排氣塞兩種。整體排氣塞（圖c、e）由螺紋與缸筒或端蓋連接，靠頭部錐面起密封作用。排氣時(shí)，擰松螺紋，缸內(nèi)空氣從錐面空隙中擠出并經(jīng)斜孔排出缸外。這種排氣裝置簡單方便，但螺紋與錐面密封處同心度要求較高，否則擰緊排氣塞后不能密封，會(huì)造成外泄漏。組合排氣塞一般由螺塞和錐閥組成。螺塞擰松后，錐閥在壓力的推

35、動(dòng)下脫離密封面而排出空氣。錐閥可以采用圖a所示的錐面密封，也可以采用圖b所示的錐面密封，還可以采用圖g所示的鋼珠密封。后兩種排氣密封形式對高壓缸比較適用。3.12 油口油口有油口孔和油口連接螺紋。油口孔是壓力油進(jìn)出的直接通道，如果孔小了，不僅造成進(jìn)油時(shí)流量供不應(yīng)求，影響液壓缸的活塞運(yùn)動(dòng)速度，而且會(huì)造成回油時(shí)受阻，形成背壓，影響活塞的退回速度，減少液壓缸的負(fù)載能力。油口孔大多數(shù)屬于薄壁孔（孔的長度與直徑之比的孔）。通過薄壁空的流量按下式計(jì)算式中 流量系數(shù)，接頭處大孔與小孔之比大于7時(shí)為0.60.62，小于7時(shí)為0.70.8。 油孔的截面積 液體的密度 油孔前腔壓力 油孔后腔壓力從式中可見，、是常

36、量，對流量影響最大的因素是油孔的面積。根據(jù)此式，可以求出孔的直徑大小，以滿足流量的需要，從而保證液壓缸的正常工作運(yùn)動(dòng)速度。第四章 主軸的設(shè)計(jì)4.1 軸的設(shè)計(jì)主軸的結(jié)構(gòu)形狀主要決定于主軸上所安裝的傳動(dòng)件、軸承和密封件等零件的類型、數(shù)目、位置和安裝定位方法等，同時(shí)還要考慮主軸加工和裝配的工藝性。4.1.1 主軸端部的設(shè)計(jì)主軸端部的形狀取決于機(jī)床的類型、安裝夾具或刀具的形式，并應(yīng)保證卡盤或刀具安裝可靠、定位準(zhǔn)確、連接牢固、裝卸方便和能傳遞一定的扭矩。對于高靜水壓磨削裝備工作臺(tái)，保證其對中精度和工作安全可靠，主軸能傳遞運(yùn)功扭矩，能實(shí)現(xiàn)工作臺(tái)的z向移動(dòng)，且工作臺(tái)的z向精度要求相當(dāng)高，所以需將主軸設(shè)計(jì)成滾

37、珠絲桿主軸，主軸上端有滾珠絲桿的形狀。中間采用軸肩支撐，與滾動(dòng)軸承配合。4.1.2 主軸外徑d 主軸直徑對剛度影響較大，慣性矩j與直徑d的四次方成正比，主軸本身的變形與直徑的四次方成反比的減小。當(dāng)軸承類型不變，其彈性系數(shù)k也隨著d的增加而減小，即軸承變形引起的主軸端部位移也減小。因此，直徑d選得越大，變形越小。但是，主軸直徑越大，與之相配的軸承等有關(guān)零件的尺寸越大，要達(dá)到相同的允差，制造就較困難，材料重量也增加。同時(shí)，加大直徑還要受到軸承所允許的dnmax(d為軸頸直徑，nmax為主軸最高轉(zhuǎn)速)的限制，甚至為磨床結(jié)構(gòu)所不允許。而且主軸直徑越大，高靜水壓磨削裝備中軸承所受的軸向力就越大，可能會(huì)造

38、成軸承的實(shí)效，或者大大降低軸承的壽命，因此初選軸的最小直徑d1=20mm。校核軸的強(qiáng)度：由于此軸的危險(xiǎn)截面就在軸的最小尺寸處，而且此軸主要受扭矩，不受彎矩，因而可按軸的扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度條件校核。式中:扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，mpa； t軸所受的扭矩，nmm； w軸的抗扭界面系數(shù)，mm; n軸的轉(zhuǎn)速, ; p軸傳遞的功率，kw； d 計(jì)算截面處軸的直徑，mm； 許用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力，mpa。 由于軸所受的載荷為重載荷，且局部要求高硬度的工作條件，所以選用軸的材料為40cr。 查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，軸的需用扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力=50mpa,上式經(jīng)過變換得軸的最小直徑將數(shù)據(jù)代入上式得 本設(shè)計(jì)采用的是伺服電機(jī)，p 選用最大功率，n為最大轉(zhuǎn)速

39、。因?yàn)?0，所以滿足條件，即軸的強(qiáng)度校核安全。 由于止推軸承所受的軸向力為 此處 d= 代入數(shù)據(jù)得查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，選用51314號推力球軸承軸承的參數(shù)為： 內(nèi)徑 d=70 mm, 外徑 d=125 mm, 基本額定動(dòng)載荷 c=148 kn4.1.3 主軸材料與熱處理主軸材料的選擇主要根據(jù)剛度、載荷特點(diǎn)、耐磨性和熱處理變形大小等因素確定。材料剛性可通過彈性模量e反映，對于高靜水壓磨削裝備磨頭，由于采用直推軸承和滑動(dòng)軸承相結(jié)合，為了減少磨損，軸頸必須有很高的硬度。對于重負(fù)荷，局部要求高硬度的工作條件，常用材料為20cr，40cr，故選用的材料為40cr，經(jīng)滲碳、淬火回火或調(diào)頻淬火處理，硬度一般在

40、hrc50以上；采用氮化處理，硬度一般要達(dá)到hvll0盼1200。4.1.4 技術(shù)要求主軸的精度直接影響到主軸組件的旋轉(zhuǎn)精度。主軸和軸承相連接處的表面幾何形狀誤差和光潔度關(guān)系到接觸剛性，零件接觸表面形越準(zhǔn)確、光潔度越高，則受力后接觸變形越小，亦即接觸剛性越高。對主軸設(shè)計(jì)必須提出一定的技術(shù)要求。支承軸頸是主軸的工作基面、工藝基面和測量基面。主軸工作時(shí)，以軸頸作為工作基面進(jìn)行旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；加工主軸時(shí)，為了保證錐孔和軸頸中心同心，一般都以軸頸作為工藝基面來最后精磨錐孔；在檢查主軸精度時(shí)，以軸頸作為測量基面來檢驗(yàn)各部分的同心度和垂直度。軸頸及其定位軸肩的技術(shù)要求，就滿足主軸的旋轉(zhuǎn)精度要求，在動(dòng)靜壓工作臺(tái)中

41、，由滑動(dòng)軸承的技術(shù)要求來確定，一般支承軸徑部分的尺寸精度為1級，軸頸的幾何形狀允差(橢圓度、錐度等)通常應(yīng)小于軸頸直徑的14-12。4.2軸承的設(shè)計(jì)4.2.1 止推軸承的設(shè)計(jì)由上可知，軸承所受的軸向力 =125.6 kn，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊可得，應(yīng)選擇51314號推力球軸承。軸承的參數(shù)為： 內(nèi)徑 d=70 mm, 外徑 d=125 mm, 基本額定動(dòng)載荷 c=148 kn. 軸承的壽命上式中 為指數(shù)，對于球軸承，=3.把數(shù)據(jù)代入上式得 =28.1 h.4.2.2 球軸承的設(shè)計(jì)由上可知由上幾式得 軸承徑向力 =14.49 kn查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊得，選用n204e號圓柱滾子軸承軸承的參數(shù)為： 內(nèi)徑 d=2

42、0 mm, 外徑 d=47 mm, 基本額定動(dòng)載荷 c=25.8 kn. 軸承的壽命上式中 為指數(shù)，對于球軸承，=.把數(shù)據(jù)代入上式得 =117.6 h.第五章 滾珠絲桿的設(shè)計(jì)滾珠絲桿傳動(dòng)系統(tǒng)是一個(gè)以滾珠作為媒介的滾動(dòng)螺旋傳動(dòng)的體系，以傳動(dòng)形式分為倆種：一種是將回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成直線運(yùn)動(dòng)，另外一種是將直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。滾珠絲桿的特點(diǎn)是傳動(dòng)效率高，運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好，高精度，高耐用性，同步性好，高可靠性，無間隙與高剛性。本次設(shè)計(jì)要求是z方向的精度很高，滾珠絲桿系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)中溫性較小，并可預(yù)緊消除軸向間隙和對絲桿進(jìn)行預(yù)拉伸以補(bǔ)償熱拉伸長，因此可以獲得較高的定位精度和重復(fù)定位精度。且滾珠絲桿運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)為點(diǎn)接觸滾

43、動(dòng)運(yùn)動(dòng)，工作中摩擦阻力小，靈敏度高、啟動(dòng)時(shí)無振動(dòng)、低速時(shí)無爬行現(xiàn)象，可精密的控制微量進(jìn)給。所以滾珠絲桿運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)可以滿足這次設(shè)計(jì)的需要。滾珠絲桿主軸的尺寸設(shè)計(jì)：滾珠絲桿主軸主要是承擔(dān)工作臺(tái)豎直方向的壓力，也即是絲桿的軸向力，根據(jù)軸向力初步選取絲桿的直徑 軸向壓力，主要是工作臺(tái)的重量l絲桿的導(dǎo)程 設(shè)計(jì)l為5mm考慮到本次設(shè)計(jì)高靜水壓裝備要求，又箱體大小的要求，選取d為40mm.圖5-1 滾珠絲桿主軸的簡圖第六章 伺服電機(jī)的選擇伺服電機(jī)（servo motor ）是指在伺服系統(tǒng)中控制機(jī)械元件運(yùn)轉(zhuǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，是一種補(bǔ)助馬達(dá)間接變速裝置。伺服電機(jī)可使控制速度，位置精度非常準(zhǔn)確，可以將電壓信號轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)

44、速以驅(qū)動(dòng)控制對象。伺服電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速受輸入信號控制，并能快速反應(yīng)，在自動(dòng)控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機(jī)電時(shí)間常數(shù)小、線性度高、始動(dòng)電壓等特性，可把所收到的電信號轉(zhuǎn)換成電動(dòng)機(jī)軸上的角位移或角速度輸出。分為直流和交流伺服電動(dòng)機(jī)兩大類，其主要特點(diǎn)是，當(dāng)信號電壓為零時(shí)無自轉(zhuǎn)現(xiàn)象，轉(zhuǎn)速隨著轉(zhuǎn)矩的增加而勻速下降。本次設(shè)計(jì)采用交流伺服電機(jī)，交流伺服電動(dòng)機(jī)定子的構(gòu)造基本上與電容分相式單相異步電動(dòng)機(jī)相似.其定子上裝有兩個(gè)位置互差90的繞組，一個(gè)是勵(lì)磁繞組rf，它始終接在交流電壓uf上；另一個(gè)是控制繞組l，聯(lián)接控制信號電壓uc。所以交流伺服電動(dòng)機(jī)又稱兩個(gè)伺服電動(dòng)機(jī)。交流伺服電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子通常做成鼠籠式，但為了使伺

45、服電動(dòng)機(jī)具有較寬的調(diào)速范圍、線性的機(jī)械特性，無“自轉(zhuǎn)”現(xiàn)象和快速響應(yīng)的性能，它與普通電動(dòng)機(jī)相比，應(yīng)具有轉(zhuǎn)子電阻大和轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小這兩個(gè)特點(diǎn)。目前應(yīng)用較多的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)有兩種形式：一種是采用高電阻率的導(dǎo)電材料做成的高電阻率導(dǎo)條的鼠籠轉(zhuǎn)子，為了減小轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，轉(zhuǎn)子做得細(xì)長；另一種是采用鋁合金制成的空心杯形轉(zhuǎn)子，杯壁很薄，僅0.2-0.3mm，為了減小磁路的磁阻，要在空心杯形轉(zhuǎn)子內(nèi)放置固定的內(nèi)定子.空心杯形轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量很小，反應(yīng)迅速，而且運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，因此被廣泛采用。 交流伺服電動(dòng)機(jī)在沒有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)只有勵(lì)磁繞組產(chǎn)生的脈動(dòng)磁場，轉(zhuǎn)子靜止不動(dòng)。當(dāng)有控制電壓時(shí)，定子內(nèi)便產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)磁場，轉(zhuǎn)子沿旋轉(zhuǎn)磁場的

46、方向旋轉(zhuǎn)，在負(fù)載恒定的情況下，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速隨控制電壓的大小而變化，當(dāng)控制電壓的相位相反時(shí)，伺服電動(dòng)機(jī)將反轉(zhuǎn)。第七章 設(shè)計(jì)總結(jié)高靜水壓磨削裝備設(shè)計(jì)能解決減少脆硬性材料的加工時(shí)產(chǎn)生的殘余拉應(yīng)力。起到防止應(yīng)拉力而產(chǎn)生的裂紋，提高的陶瓷材料的使用壽命，進(jìn)一步抗大了陶瓷材料的使用市場，滿足現(xiàn)代陶瓷材料的市場需求。本裝備采用高壓密封結(jié)構(gòu)，加工工件都是在高壓油中進(jìn)行，裝備的工作臺(tái)采用三軸移動(dòng)，磨頭固定旋轉(zhuǎn)。且工作臺(tái)的進(jìn)給x與y由液壓系統(tǒng)傳動(dòng)，z方向采用滾珠絲桿的傳動(dòng)裝置。此次設(shè)計(jì)中，首先得感謝張老師的熱情關(guān)懷、指導(dǎo)。張老師認(rèn)真負(fù)責(zé)，治學(xué)一絲不茍。這些使我從中學(xué)習(xí)到科研工作者的嚴(yán)謹(jǐn)，創(chuàng)新，分析問題，解決問題的

47、各方面的能力。然后還要感謝許森學(xué)長的熱情幫助。第八章 參考文獻(xiàn)1液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)（第三版）， 華中科技大學(xué)出版社，楊曙東、何存興主編，2007年。2 姜?jiǎng)購?qiáng)，譚援強(qiáng)，聶時(shí)君，彭銳濤，楊冬民，李國榮.碳化硅陶瓷預(yù)應(yīng)力加工的離散元模擬與實(shí)驗(yàn)研究，無機(jī)材料學(xué)報(bào)，2010,25（12）：1286-1290.3機(jī)床液壓傳動(dòng)與控制，西北工業(yè)大學(xué)出版社，盧光賢主編，1993年。 4張飛虎，張春河.在線電解修整鏡面磨削中砂輪耐用度的研究.哈爾濱工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào). 1999,31（6）：9-115液壓工程手冊.，雷天覺主編北京機(jī)械工業(yè)出版社， 1990年。 6液壓傳動(dòng)武華，米柏林等主編哈爾濱：黑龍江教育出版社，1

48、995年。 7機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(第五版)蔡春源主編北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1997年。8液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)周士昌主編. 北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2004年。 9新編液壓工程手冊雷天覺主編 . 北京:北京理工大學(xué)出版社,1998年。 10現(xiàn)代液壓技術(shù)張利平主編 . 北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2004年。 附錄當(dāng)微切削aisi 1045鋼的晶粒取向和尺寸的影響摘要微觀結(jié)構(gòu)上有重要影響的微型切割。本文研究了晶粒尺寸的影響在當(dāng)微切削和方向的符合美國鋼鐵協(xié)會(huì)的1045鋼。從實(shí)驗(yàn)和有限元(fe)建模觀察、分類的削減規(guī)模取決于工件材料的晶粒。表面起伏大小可以減少提供來降低顆粒大小和方向的谷物邊界是不平行剪切面上當(dāng)微切削期間。

49、將微觀組織成一個(gè)鐵切削模型產(chǎn)生一個(gè)更準(zhǔn)確的反應(yīng)了工件材料的應(yīng)力-應(yīng)變行為主要剪切帶。關(guān)鍵詞：微加工，有限元方法;微觀結(jié)構(gòu)。1. 簡介研究已經(jīng)成長。微機(jī)械廣泛,過去的二十年里,在最近的一個(gè)在深度審查已詳細(xì)1。然而,這個(gè)定義的微仍然是相當(dāng)自由包括功能數(shù)以萬計(jì)的范圍納米幾毫米1,2。1045年的微鋼鐵透露工件顯微組織中也扮演了重要的角色在決定當(dāng)微切削條件實(shí)現(xiàn)3。1045年的一個(gè)重點(diǎn)鋼鐵加工研究一些時(shí)間同時(shí)在宏觀和微觀尺度下。在宏觀的,dautzenberg雅斯貝爾斯和使用抗壓split-hopkinson壓力測試和芯片酒吧根切削試驗(yàn),以確定物料流壓力屬性符合美國鋼鐵協(xié)會(huì)的1045鋼4,而戴維斯等人使

50、用這些材料流變應(yīng)力結(jié)果檢查測量和預(yù)測的溫度加工1045年的鋼鐵5。雖然很多工作已經(jīng)進(jìn)入了當(dāng)微切削特征的研究軟和/或純粹的材料來研究結(jié)晶的影響取向6,使用異構(gòu)等原料作為媒介的碳鋼獲得了利益。研究表面光潔度和缺陷的時(shí)候1045微鋼鐵材料之間的聯(lián)系已經(jīng)表明微觀結(jié)構(gòu)和表面光潔度3,9。凹痕,機(jī)頭,微孔,微裂縫等缺陷已經(jīng)觀察回回加工表面不管切削速度的或流入(機(jī)頭消失在更高切削速度)10。這些缺陷可以相同的秩序作為特征產(chǎn)生在微。當(dāng)微切削過程建模的幫助有限元素(fe)已經(jīng)完成純等材料銅11和異構(gòu)鋼3,12,但是準(zhǔn)確的材料屬性仍然是至關(guān)重要的成功的任何鐵的切削模型13。2. 試驗(yàn)方法學(xué)兩套微型切削試驗(yàn)介紹了晶

51、粒尺寸的影響和在1045年的當(dāng)微切削方向aisi鋼鐵。 這個(gè)第一個(gè)測試使用1045個(gè)鋼鐵切割規(guī)范化的硬度為170布氏硬度),它有一個(gè)相對大的微觀結(jié)構(gòu)如圖1所示的一個(gè)。在第二個(gè)系列的切削試驗(yàn),同樣的1045個(gè)鋼鐵是使用,但微觀結(jié)構(gòu)通過熱循環(huán)被精煉。結(jié)果減少粒度是圖1 b所示。在這兩種情況下,微觀結(jié)構(gòu)包含相對鋅鐵氧體(d -鐵)谷物,和困難(混合的鐵素體和珠光體滲碳體(fe3c)板在板層狀結(jié)構(gòu))谷物。1045年的microstructurally精制鋼在圖1 b,有硬度為190布氏硬度。粒度細(xì)化的1045年的鋼鐵工件在這通過熱循環(huán)加熱研究涉及原始,1045度到820度鋼鐵正?；湍弥菧囟?分鐘

52、。它當(dāng)時(shí)被允許空氣涼爽。這個(gè)過程中重復(fù)出現(xiàn)過四次總。進(jìn)一步重復(fù)的熱循環(huán)過程不是必需的,因?yàn)樗粫?huì)產(chǎn)生任何進(jìn)一步減少粒度14。熱循環(huán)的結(jié)果是減少珠光體晶粒尺寸從 100 p米至 8 p米。幾乎沒有鐵素體晶粒尺寸的變化,這解釋了為什么沒有顯著變化的工件硬度。所有的正交切削試驗(yàn)在車床上進(jìn)行配有一個(gè)4500 rpm 50馬力主軸。插入選擇是一個(gè)錫涂層,碳化鎢,可變的三角形的一個(gè)角與+ 5度,減輕11度角度和一個(gè)刀尖半徑的0.1毫米。一個(gè)插入被切割沿著它的不同8和10um。在每個(gè)削減,被插入更換,以確保盡可能最好的前沿在加工過程中被使用。確保正交切削條件是維護(hù),削減軍隊(duì)測量。徑向部隊(duì)過程中生成的削減被發(fā)

53、現(xiàn)是忽視了所有的切斷測試。中所有的缺口都是由一系列的切割測試中概述了嗎。保持切削速度低,所以結(jié)果在未來可能會(huì)有微銑實(shí)驗(yàn)。圖1:符合美國鋼鐵協(xié)會(huì)的1045鋼顯示(a)規(guī)范化微觀結(jié)構(gòu),(b)一個(gè)精煉的微觀結(jié)構(gòu)后4熱循環(huán)。兩個(gè)微觀結(jié)構(gòu)由珠光體(灰色)和柔和的鐵氧體(白色)。 表1:切削試驗(yàn)參數(shù)。3. 有限元模型 將一個(gè)簡單的微觀結(jié)構(gòu)工件切削模型的一個(gè)鐵已經(jīng)做到了以前的工作來模擬多尺度的加工規(guī)范化aisi 1045鋼3。 基于這一先前工作,一個(gè)新系列的異構(gòu)鐵的切削模型如圖2所示,使用了利用abaqus:明確tm版本6.4。模型合并更精細(xì)和復(fù)雜的微觀結(jié)構(gòu)。與一個(gè)切屑厚度5 u米和10um的結(jié)果兩個(gè)精度、異構(gòu)、微尺度有限元的切削模型比較結(jié)果從微切割模型的規(guī)